CN108950115A - 一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法 - Google Patents

一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，其特征在于，所述钒铁磁铁矿的高炉冶炼过程中使用的炉料包括：烧结矿、球团矿和钢渣。本发明针对高钙钢渣的利用提出了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，将钒钛烧结矿、钒钛球团矿及钢渣，通过高风温、高富氧率实现钒钛磁铁矿的高炉强化冶炼，同时回收钢渣中的铁和钒。本发明通过在高炉冶炼过程中配加球团矿、烧结矿及钢渣，并通过高风温、大富氧率的措施，在炉渣TiO2含量高达22～24％的条件下，实现了钒钛磁铁矿的强化冶炼。

Description

一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，尤其涉及一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法。
背景技术
钒钛磁铁矿冶炼常用的主要方法为钒钛铁精矿和普通矿粉进行烧结生产出烧结矿，钒钛铁精矿造成和膨润土生产出氧化球团矿，再把烧结矿、球团矿及少量块矿按一定的比例，与焦炭一起加入到高炉内，下部鼓风燃烧焦炭产生还原气体，还原气体上升与炉料的下降使矿石进行还原，然后熔化滴落到炉缸完成炼铁冶炼过程，实现渣、铁的分离。
攀西地区有丰富的钒钛磁铁矿资源，其中TiO2的含量高达10～13％，攀钢钒钛磁铁矿的冶炼炉料一般为烧结矿、球团矿以及块矿，但是普通块矿资源一直比较紧张，块矿在钒钛矿冶炼过程中的作用明显减弱。
如何避免钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中块矿的使用成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，本发明提供的方法在冶炼过程中采用钢渣作为炉料，避免了块矿的使用，同时还能够回收利用钢渣中的铁和钒。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，其特征在于，所述钒铁磁铁矿的高炉冶炼过程中使用的炉料包括：
烧结矿、球团矿和钢渣。
在本发明中，所述烧结矿的制备原料优选包括：
钒钛磁铁精矿、普通铁精矿、熔剂和燃料。
在本发明中，所述钒钛磁铁精矿优选为高钛型钒钛磁铁精矿。在本发明中，所述钒钛磁铁精矿的成分优选包括：TFe(全铁)和TiO2。在本发明中，所述TFe在钒铁磁铁精矿中的质量含量优选为52～56％，更优选为53～55％，最优选为54％；TiO2在钒钛磁铁精矿中的质量含量优选为10～13％，更优选为11～12％。本发明对所述钒铁磁铁精矿的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的钒钛磁铁精矿即可，可由市场购买获得。
在本发明中，所述普通铁精矿中不含钒元素和钛元素。本发明对所述普通铁精矿的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的普通铁精矿即可，可由市场购买获得。
在本发明中，所述熔剂优选包括活性石灰和生石灰。在本发明中，所述活性石灰和生石灰的质量比优选为(4～8)：(2～6)，更优选为(5～7)：(3～5)，最优选为6:4。
在本发明中，所述燃料优选包括焦粉和煤粉。在本发明中，所述焦粉和煤粉的质量比优选为(3～4)：(2～3)，更优选为(4～5)：(1～2)，最优选为(5～6)：(0～1)。本发明优选采用上述比例的焦粉和煤粉配合使用作为燃料，本发明通过采用这种特定比例的焦粉和煤粉能够使炉料具有良好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述钒钛磁铁精矿、普通铁精矿、熔剂和燃料的质量比优选为(45～60)：(20～35):(6～14)：(4～7)，更优选为(50～55)：(25～30):(8～12)：(5～6)，最优选为(52～53)：(27～28):(10～11)：(5.4～5.6)。
在本发明中，所述烧结矿的成分优选包括：TFe(全铁)、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、V2O5和TiO2。
在本发明中，所述TFe在烧结矿中的质量含量优选为48～52％，更优选为49～51％；SiO2在烧结矿中的质量含量优选为4～6％，更优选为4.5～5.5％；CaO在烧结矿中的质量含量优选为8～12％，更优选为9～11％；MgO在烧结矿中的质量含量优选为2～3％，更优选为2.4～2.6％；Al2O3在烧结矿中的质量含量优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％；V2O5在烧结矿中的质量含量优选为0.3～0.5％，更优选为0.35～0.45％；TiO2在烧结矿中的质量含量优选为6～8％，更优选为6.5～7.5％。本发明优选采用上述特殊成分的烧结矿，本发明采用这种烧结矿成分与球团矿、钢渣配合使用作为炉料能够获得较好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述烧结矿的碱度优选为1.8～2.2，更优选为1.9～2.1，最优选为2。本发明优选控制烧结矿的碱度在上述范围内，采用这种烧结矿碱度与球团矿钢渣配合使用能够使高炉冶炼过程中获得较好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述烧结矿的制备方法优选为：
将钒钛磁铁精矿、普通铁精矿、熔剂和燃料混合后烧结，得到烧结矿。
本发明对所述混合和烧结的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备钒钛烧结矿的技术方案进行混合和烧结即可。
在本发明中，所述球团矿的制备原料优选包括：
钒钛磁铁精矿和粘结剂。
本发明对所述钒钛磁铁精矿的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的钒钛磁铁矿精矿即可，可由市场购买获得。在本发明中，所述钒钛磁铁精矿优选与上述技术方案所述钒铁磁铁精矿一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述粘结剂优选为膨润土。
在本发明中，所述钒铁磁铁精矿和粘结剂的质量比优选为(97～99)：
(1～3)，更优选为(97.5～98.5)：(1.5～2.5)，最优选为98:2。
在本发明中，所述球团矿的成分优选包括：TFe(全铁)、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、V2O5和TiO2。
在本发明中，所述TFe在球团矿中的质量含量优选为52～55％，更优选为53～54％；SiO2在球团矿中的质量含量优选为3～6％，更优选为4～5％；CaO在球团矿中的质量含量优选为0.5～2％，更优选为1～2％；MgO在球团矿中的质量含量优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％；Al2O3在球团矿中的质量含量优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％；V2O5在球团矿中的质量含量优选为0.5～0.7％，更优选为0.6％；TiO2在球团矿中的质量含量优选为10～13％，更优选为11～12％。本发明优选采用上述特殊成分的球团矿用于与烧结矿和钢渣配合使用，能够使高炉冶炼过程中获得较好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述球团矿的抗压强度优选为2000～3000N/个，更优选为2200～2800N/个，最优选为2400～2600N/个。
在本发明中，所述球团矿的碱度优选为自然碱度，所述自然碱度指的是指球团矿生产时不添加任何碱性溶剂形成的碱度。本发明优选采用上述自然碱度的球团矿与烧结矿和钢渣配合使用进行高炉冶炼，这种自然碱度的球团矿能够使高炉冶炼过程中获得良好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述球团矿的制备方法优选为：
将钒钛磁铁精矿和粘结剂混合后造球，得到生球；
将所述生球进行干燥、预热和焙烧，得到球团矿。
在本发明中，所述造球的粒度优选为10～16mm，更优选为11～15mm，最优选为12～14mm。
在本发明中，所述生球中水分的质量含量优选为8.0～9.5％，更优选为8.5～9％，最优选为8.6～8.8％。
在本发明中，所述生球的落下强度优选≥6次。在本发明中，所述生球的抗压强度指标优选≥1.5kg。
在本发明中，所述干燥的温度优选为500～600℃，更优选为520～580℃，最优选为540～560℃。
在本发明中，所述预热的温度优选为800～1000℃，更优选为850～950℃，最优选为880～920℃。
在本发明中，所述焙烧的温度优选为1200～1250℃，更优选为1210～1240℃，最优选为1220～1230℃。
在本发明中，所述钢渣的成分优选包括：TFe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、V2O5和TiO2。
在本发明中，所述TFe在钢渣中的质量含量优选为20～30％，更优选为22～28％，最优选为24～26％；SiO2在钢渣中的质量含量优选为10～12％，更优选为10.5～11.5％；CaO在钢渣中的质量含量优选为35～50％，更优选为40～45％；MgO在钢渣中的质量含量优选为5～15％，更优选为8～12％，最优选为10％；Al2O3在钢渣中的质量含量优选为3～6％，更优选为4～5％；V2O5在钢渣中的质量含量优选为0.8～3％，更优选为1.5～2.5％，最优选为2％；TiO2在钢渣中的质量含量优选为1～2％，更优选为1.4～1.6％。本发明优选采用上述成分的钢渣与烧结矿和球团矿进行配合使用，上述特殊成分的钢渣在高炉冶炼过程中能够获得良好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述钢渣的粒度优选为20～60mm，更优选为30～50mm，最优选为35～45mm。本发明优选采用上述粒度的钢渣，上述粒度的钢渣与烧结矿和球团矿配合使用作为炉料，能够使高炉冶炼过程中具有良好的利用系数和燃料比。本发明优选将炼钢产生的钢渣经过破碎和筛分获得上述粒度的钢渣。在本发明中，所述钢渣优选为炼钢产生的液态钢渣经冷却后获得。
在本发明中，所述烧结矿、球团矿和钢渣的质量比优选为(60～75)：(20～30)：(5～10)，更优选为(65～70)：(22～28)：(6～9)，最优选为(67～68)：(24～26)：(7～8)。本发明的关键在于合理配置烧结矿、球团矿和钢渣的用量比例，本发明在上述用量比例条件下并结合后续高炉冶炼过程中的风温条件、富氧条件、铁水中钛和硅的控制条件，在各种工艺参数的综合作用下，实现了使用钢渣代替块矿进行钒钛磁铁矿高炉冶炼，使高炉冶炼时具有良好的利用系数和燃料比。
在本发明中，所述钒钛磁铁精矿在炉料中总的质量含量优选为55～80％，更优选为60～75％，最优选为65～70％。
在本发明中，所述钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的风温优选为1200～1250℃，更优选为1210～1240℃，最优选为1220～1230℃。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选采用上述风温，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
在本发明中，所述钒铁磁铁矿高炉冶炼过程中的富氧率优选为2～5％，更优选为3～4％，最优选为3.5％。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选采用上述富氧率，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
在本发明中，所述钒铁磁铁矿高炉冶炼过程铁水中Ti的质量含量优选为0.1～0.3％，更优选为0.15～0.25％，最优选为0.2％。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选将铁水中的Ti含量控制在上述范围内，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
在本发明中，所述钒钛磁铁矿高炉冶炼过程铁水中Si的质量含量优选为0.1～0.3％，更优选为0.15～0.25％，最优选为0.2％。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选将铁水中的Si含量控制在上述范围内，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
在本发明中，所述钒钛磁铁矿高炉冶炼过程炉渣中TiO2的质量含量优选为20～24％，更优选为21～23％，最优选为22％。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选将炉渣中TiO2含量控制在上述范围内，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
在本发明中，所述钒铁磁铁矿高炉冶炼过程炉渣的碱度(高炉渣中CaO/SiO2)优选为1.10～1.15，更优选为1.11～1.14，最优选为1.12～1.13。本发明在使用钢渣进行钒钛磁铁矿高炉冶炼时优选将炉渣碱度控制在上述范围内，使高炉冶炼的利用系数和燃料比较好。
本发明针对高钙钢渣的利用提出了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，将钒钛烧结矿、钒钛球团矿及钢渣进行上述合理配比，并同时通过高风温、高富氧率实现钒钛磁铁矿的高炉强化冶炼，同时回收钢渣中的铁和钒。
本发明通过在高炉冶炼过程中配加球团矿、烧结矿及钢渣按照上述用量比例进行各成分的合理配比，并通过高风温、大富氧率的措施，在炉渣TiO2含量高达22～24％的条件下，实现了钒钛磁铁矿的强化冶炼。
攀西地区有丰富的钒钛磁铁矿资源，其中TiO2的含量高达10～13％，攀钢钒钛磁铁矿的冶炼炉料一般为烧结矿、球团矿以及块矿，但是普通块矿资源一致比较紧张，块矿在钒钛矿冶炼过程中的作用明显减弱。为了避免块矿的使用，本发明提供的方法为取消块矿，加入炼钢产生的钢渣，实现全熟料冶炼。本发明提供的方法能够回收钢渣中的铁和钒资源，对钢渣进行回收利用，减少钢渣对环境的影响。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，涉及到一种烧结矿、球团矿、钢渣的制备以及钒钛磁铁矿的冶炼方法，本发明解决了炼钢产生的高CaO钢渣的回收利用方法。本发明提供的钒铁磁铁矿的高炉冶炼方法，使用的炉料由钒铁球团矿、钒铁烧结矿和钢渣组成，钒钛球团矿为由钒钛铁精矿和粘结剂焙烧得到的，钒钛烧结矿的制备原料包括钒钛铁精矿和普通矿石，普通矿石为不含钒元素和钛元素的铁矿石。本发明通过在高炉冶炼的过程中在炉料中配加5～10％的钢渣以及合理控制烧结矿、球团矿和钢渣的用量比例同时合理配置各原料的成分以及物料参数，并在风温1200～1250℃，富氧率为2～5％，炉渣中TiO2含量在22～24％的条件下，控制冶炼过程产生的铁水中Si的质量含量为0.1～0.3％，Ti的质量含量为0.1～0.3％，将炼钢的钢渣应用于钒钛磁铁矿的高炉冶炼中，在上述各种工艺条件的综合作用下，使高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比较好，回收了钢渣中的铁和钒资源，减少了钢渣对环境的污染。
本发明提供的方法，可有效强化钒钛磁铁矿的高炉冶炼，降低冶炼的生产成本，具有显著的经济效益。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
本发明以下实施例所用的烧结矿的成分包括：TFe 50.20wt％，FeO 7.84wt％，SiO2 5.92wt％，CaO 10.85wt％，Al2O3 2.52wt％，MgO 2.73wt％，TiO2 6.51wt％，V2O50.37wt％；碱度为1.83。
所用的钢渣的成分包括：TFe 20.7wt％，FeO 19.75wt％，SiO2 10.62wt％，CaO37.94wt％，Al2O3 4.17wt％，MgO 12.36wt％，TiO2 0.41wt％，V2O5 0.85wt％。
实施例1
将98wt％的钒钛铁精矿和2wt％的膨润土配料后混合，得到混合料；
将所述混合料进行造球，得到生球团；所述生球团中粒度为10～16mm粒度的生球团占总生球团数量的比例＞90％；所述生球团的水分含量控制在8.5％；
将所述生球团在550℃干燥，900℃预热，1230℃焙烧，得到球团矿。
本发明实施例1制备得到的球团矿的成分包括：TFe 54.55wt％，FeO 2.45wt％，SiO2 3.56wt％，CaO 0.85wt％，Al2O3 3.58wt％，MgO 2.87wt％，TiO2 10.52wt％，V2O50.58wt％。
球团矿的碱度为自然碱度，抗压强度为2400N/个。
实施例2
将烧结矿、实施例1制备得到的球团矿和钢渣按照质量比为73:22:5的比例混合得到炉料；
将所述炉料进行高炉冶炼，高炉冶炼过程中的风温为1220℃，富氧率为2％，铁水中Ti的质量含量控制在0.2％，Si的质量含量控制在0.2％，炉渣中TiO2的质量含量为21.5％，炉渣的碱度(高炉渣中CaO/SiO2)为1.13。
按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算本发明实施例2进行高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比，检测结果为，本发明实施例2进行高炉冶炼过程中的利用系数为2.50t/m3.d，燃料比为550kg/m3.d。
实施例3
将烧结矿、实施例1制备得到的球团矿和钢渣按照质量比为67:25:7的比例混合得到炉料；
将所述炉料进行高炉冶炼，高炉冶炼过程中的风温为1230℃，富氧率为3％，铁水中Ti的质量含量控制在0.1％，Si的质量含量控制在0.1％，炉渣中TiO2的质量含量为22.0％，炉渣的碱度(高炉渣中CaO/SiO2)为1.10。
按照实施例2方法，测试本发明实施例3进行高炉冶炼过程中的利用系数为2.55t/m3.d，燃料比为545kg/m3.d。
实施例4
将烧结矿、实施例1制备得到的球团矿和钢渣按照质量比为63:28:9的比例混合得到炉料；
将所述炉料进行高炉冶炼，高炉冶炼过程中的风温为1240℃，富氧率为4％，铁水中Ti的质量含量控制在0.3％，Si的质量含量控制在0.3％，炉渣中TiO2的质量含量为22.5％，炉渣的碱度(高炉渣中CaO/SiO2)为1.15。
按照实施例2方法，测试本发明实施例4进行高炉冶炼过程中的利用系数为2.60t/m3.d，燃料比为542kg/m3.d。
由以上实施例可知，随着烧结矿比例的下降，球团矿配比的提高及钢渣配比的提高，风温的增加以及富氧率的提高，实现了高炉冶炼的强化，利用系数增加，燃料比降低，技术指标达到了改善。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，其特征在于，所述钒铁磁铁矿的高炉冶炼过程中使用的炉料包括：烧结矿、球团矿和钢渣。本发明针对高钙钢渣的利用提出了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，将钒钛烧结矿、钒钛球团矿及钢渣，通过高风温、高富氧率实现钒钛磁铁矿的高炉强化冶炼，同时回收钢渣中的铁和钒。本发明通过在高炉冶炼过程中配加球团矿、烧结矿及钢渣，并通过高风温、大富氧率的措施，在炉渣TiO2含量高达22～24％的条件下，实现了钒钛磁铁矿的强化冶炼。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，其特征在于，所述钒铁磁铁矿的高炉冶炼过程中使用的炉料包括：
烧结矿、球团矿和钢渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结矿、球团矿和钢渣的质量比为(60～75)：(20～30)：(5～10)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中的风温为1200～1250℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中的富氧率为2～5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程铁水中Ti的质量含量为0.1～0.3％，铁水中Si的质量含量为0.1～0.3％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程炉渣中TiO2的质量含为20～24％；炉渣的碱度为1.10～1.15。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结矿的碱度为1.8～2.2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球团矿的抗压强度为2000～3000N/个。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢渣包括：
20～30wt％的TFe；
10～12wt％的SiO2；
35～50wt％的CaO；
5～15wt％的MgO；
3～6wt％的Al2O3；
0.8～3wt％的V2O5；
1～2wt％的TiO2。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢渣的粒度为20～60mm。
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